BIM技术在建筑设计管理模式中的应用

马文强 滕州市善源建筑设计咨询有限公司

1 前言

BIM技术在建筑行业的实际作用，是将基于建筑设计管理的二维信息转化构建成为一个三维立体的工程数据模型。通过BIM技术，相关设计人员能对设计成果进行实际演示，通过演示发现设计管理过程中可能忽略的问题。与此同时，BIM技术也能在必要的情况下，将加工后的立体三维模型直观地展示出来，让工作人员更加深刻的理解项目现状、程序、方式及方法。

2 BIM技术相关内容概述

2.1 内涵

BIM 技术是利用三维模型来开展建筑工程设计工作的一种技术手段，它有利于管理和控制工程项目施工、提高建筑工程设计的科学性、降低设计的错误率、提高项目的建设水平，以及保证建筑工程管理的流畅性。另外，在建筑工程设计中运用BIM 技术，能够保证项目分层次、分步骤地进行，有利于实现工程项目设计的全面控制目标。在实际工作中，建筑工程设计人员首先借助三维模型充分展现设计思路，然后根据三维模型阐述设计内容，最后生成设计图纸。这有助于设计师清晰且细致地表达自己的设计思路、降低设计过程的复杂性，并提高工作效率。

2.2 应用优势

2.2.1 有利于展开自动变更

在传统设计管理模式中，建筑设计师的每一张图纸都独立存在，平面设计图完成后需要以平面为基础，绘制立体图形以及剖面图形。此外，传统设计模式并不存在图纸数据实时修改功能，一旦出现问题，需要设计师一一将有关设计图纸数据进行全部更改，这会耗费设计人员大量的时间，也会增加错误出现率。利用BIM技术制成的三维模型，不但能实现数据实时修改，还能根据当前的设计图纸估判、计算设计中可能存在的错误数据，为工程造价人员提供数据支持。

2.2.2 全面深化建筑工程设计，节约设计时间

在BIM平台上，工作人员可以详细修改建筑工程的设计图纸。在开展建筑工程设计工作的过程中，设计人员利用BIM技术完善与优化工程项目模型，有助于直接修改设计图纸中存在的问题，从而极大地节约设计修改时间。

从实际情况来看，在传统的建筑工程设计模式中，设计方案常常会出现深度不足的问题，施工人员只能从单一的视角观察建筑模型，而BIM技术却有效改变了传统的设计模型。在BIM技术的支持下，工作人员可以采用碰撞检查的方式检验设计图纸中的碰撞问题，施工人员也能够在第一时间与设计人员进行沟通，从而有效优化建筑工程设计管理流程。

2.2.3 有利于实现三维可视化协同作业

BIM技术和普通的二维平面绘图模式不同，该技术能够有效实现三维可视化绘图模式，将建筑工程的各项信息组合在一起，打造完整的三维建筑立体模型。二维平面绘图模式无法开展协同作业，只能由不同的部门进行各部分的图纸绘制，统一绘制完成后再查找图纸中存在的错误并进行修改。使用二维平面绘图模式会花费较大的精力进行图纸校对与审核，严重降低了建筑设计效率。BIM技术利用服务器，能将建筑设计的各项权限下放给不同部门，让各部门展开协同作业。一旦出现作业更改，其他部门也能接收到同样的指令，避免出现无效工作。

此外，将该技术应用到建筑设计管理中，相关负责人能通过三维立体模型，观察建筑的内外部设计效果，并模拟建筑设计与周围环境的融合性，避免建筑施工中的资源浪费。

2.2.4 提高设计图的立体效果和建筑工程设计的有效性

与传统的建筑工程设计管理方式相比，BIM技术的可视化程度更高，它可以有效模拟施工并实现协调优化，从而提高工作人员的工作效率。

CAD 技术主要通过手工绘制二维图表，而BIM技术则在CAD 技术基础上实现了突破和优化，它可以运用计算机绘制图表，并且呈现方式也上升为三维空间。BIM技术不仅提高了设计图的立体效果，还进一步提高了设计图的视觉感受。最为重要的是，BIM平台可以直接生成建筑工程竣工之后的效果图。

近年来，BIM技术在建筑工程设计管理中的运用较为广泛。随着技术运用的不断成熟，BIM技术不仅可以有效节约成本，还可以全面提高建筑工程设计的有效性、科学性、合理性。

2.2.5 为人员提供高级分析功能

BIM技术同时具备三维模拟、数据分析等多种功能，能在设计师的要求下，展开大量的数据计算，分析与整合建筑模型的各项专业参数，根据设计师提供的设计图纸模拟设计中存在的不足之处。设计人员利用该技术存在的模拟功能，能对建筑的各项设计细节展开碰撞检查，提高设计图纸的协调性与可行性。

2.3 BIM技术对建筑设计的应用现实意义

在建筑设计管理中应用BIM技术，最突出的现实化意义在参数化设计方面。建筑设计工作本质是与建筑相关的一系列参数驱动工作，将其与BIM技术联合在一起，有效提高二者联动性。建筑工程设计人员在修改模型尺寸时，建筑工程设计图也会随之变化，信息共享性会提高，建筑设计工作的效率也会随之上升。BIM技术有效提高了建筑工程的可视化。

对于较简单的工程构造而言，人们仅靠想象能够对工程有较为细致地了解和认识，但对于非常复杂的建筑模型来说，单纯依靠想象根本无法建立起具体的模型系统。依靠BIM 技术能根据建筑的各项信息构成三维立体实物图形，为工作人员和设计人员提供直接的展示形式。

将该技术应用到建筑设计工作中，还能准确检查工程施工中的空间碰撞情况。工作人员通过不同的视角观察空间结构，检测建筑中各项环节的碰撞关系与不合理内容，以此对其进行调整。值得注意的是，一旦工程设计出现空间碰撞情况，修改所产生的成本非常高，所以在检测空间碰撞点之前，应做好充分的准备。

3 BIM技术在建筑设计管理中的应用

3.1 初步设计阶段

设计人员需要同其他专业BIM 方案模型就各专业的资料进行交互，然后展开各项设计参数的整合分析，根据建筑结构模型，进行初步的结构模型设计。在本阶段中，设计人员可以借助BIM技术的协同性，实现与其他各专业设计模型的有效结合，实现各专业设计的实时沟通。

同时，设计人员需要根据已经确定的建筑结构，明确结构各部件的位置及尺寸信息，以此为依据进行模型搭建。完成后，借助相关转换接口技术，进行结构计算软件与模型的有效连接，将模型导入到软件中完成结构计算，并将结构计算信息反馈至BIM模型中。如果在设计过程中需要更改模型，则只需要在BIM模型中直接进行更改，就能够同步更新结构计算信息，避免反复搭建模型的问题。在这一阶段中，主要完成了建筑结构构件位置、尺寸、配筋信息的确定，并录入到BIM结构模型当中。

3.2 建筑结构和场地环境分析

企业在建筑设计管理过程中应遵循一定的原则，其中的原则主要体现在安全性和稳定性两个方面，目的是满足人们对于房屋建筑安全性的需求。在建筑设计时利用BIM技术衡量建筑结构的合理性，能有效提高建筑的稳定性和安全性。同时，利用BIM技术对建筑工程施工地周围的地形进行分析，对比先前设计的建筑结构方案，能找到双方在某个设计点出现的属性冲突，并以此优化设计方案。

企业有条件的情况下，也可以将施工工地周围的地质结构、地质情况等信息输入BIM 系统，利用BIM 系统综合分析施工条件、地质影响、气候影响等客观因素，用长远的眼光看待建筑结构设计和施工场地环境之间的内在联系，确保在施工过程中不出现意外，保障施工的安全和效率。

除此之外，BIM技术也可以分析项目对于环境的总体影响，将项目对施工工地周边的生态环境污染降到最低。

3.3 加强设计过程的运用

以往的建筑工程设计技术通常以二维设计为核心，这种方式虽然可以在设计图纸中实现信息的共享与传递，但传递过程却不能与设计环节有效连接，从而导致建筑工程设计人员不能全程参与项目设计工作，这给建筑工程项目的实施带来许多负面影响。

BIM 技术能够通过数字建模对建筑进行三维表达，不仅保证了设计的科学性、合理性、有效性，还有助于提高部门之间的协作效率。在这一过程中，BIM技术还体现了建筑的人性化设计。另外，BIM技术在降低工程设计损失方面也具有一定的优势，它有助于提高建筑工程设计的规范化和标准化。BIM 技术不仅能够优化施工的设计模式，减少再次建模的时间，还可以促进建筑工程的可持续发展。

3.4 协同设计

BIM 建筑协同设计，主要由工作集协同、链接协同两种方式构成。

3.4.1 工作集协同设计

以同一个工作模型为基础，在模型编辑过程中可以实现多名设计人员共同参与的方式就是工作集协同。在这种协同工作中，中心文件是开展设计工作的重要基础。各个设计人员将自己的设计部分编辑成本地文件，向中心文件上传；同时，还可以将不断更新中的中心文件内容下载下来，以这种方式使得中心模型与各子模型的同步编辑。

本地服务器可以保存中心文件，不同的设计人员可以通过局域网，实时更新中心文件，其对硬件设施有一定的要求；或者利用云端服务器进行保存，不同的设计人员通过互联网完成中心文件的实时更新，其对网络环境和数据安全有比较高的要求。工作集协同设计在大型结构模型协同设计时的应用速度较慢，并且在同专业或者单体内部之间的协同设计的适用性较强。

3.4.2 链接协同设计

模型设计中，设计人员独立进行部分设计，对于需要系统设计的部分，可以将其他部分模型的文件通过链接的方式接入到本模型文件中作为外部参照，这种协同设计方式就是链接协同。通过链接协同，设计人员可以将本模型与其他模型结合在一起，完成设计提资，但是设计人员没有编辑操作其他设计人员模型的权限。相较于工作集协同模式，链接协同设计的实时性相对较弱。链接协同设计一般在大型结构模型协同设计中的应用具有速度快的优势，并且适用于不同专业、不同单体之间的协同设计。

3.5 准确计算结构设计参数

设计人员在对建筑结构设计的过程中，往往涉及大量的数据计算和数据分析，BIM技术能将各种相互关联的数据进行串联，并主动提醒设计者哪些设计的数据存在异常，帮助建筑结构设计者找到设计中存在的问题。为了提升设计的质量，建筑结构设计人员可以利用BIM技术对数据进行宏观联动更新，避免在人为修改设计内容过程中造成修改误差，更大程度上保证工程设计的内容和设计要求一致。

建筑结构设计人员可以通过建立BIM5D关联数据库，准确快速计算工程量，提升施工预算的精度与效率，将BIM 应用在算量中。对于建筑结构设计而言，为保障设计成果的最终质量，设计人员可以采用BIM技术对要计算的数据进行变量控制，对各种不同的数据按照设计要求进行梳理，以增强结构设计的合理性。以预制结构为例，为了避免设计结果和后期施工过程中发生建筑结构变形和结构裂痕，应对预制材料各方面的物理数据进行科学计算，预测形变量的范围，从而满足各种设计要求。

3.6 碰撞检测

在BIM 建筑设计管理中，各专业搭建好模型之后，运用软件技术对模型中各构件、设置之间存在的位置碰撞冲突进行自动检测的过程就是碰撞检测。在建筑设计专业，碰撞检测的主要内容是对结构设计是否同建筑专业方案存在冲突、是否与机电专业设施设备位置、管线排布净高等方面的要求相一致。Revit环境下，则需要通过碰撞检测软件，进行结构构件、专业设置等各个方面的碰撞检测。

建筑结构设计的碰撞检测包括了设计与专业方案冲突检测、设计与机电设施设备位置冲突检测、设计与管网排布合理性冲突检测等。在Revit 中，通过将Revit 中的结构模型、机电模型等导入到Navisworks 软件中，可以先设置完成各类碰撞检测的判断条件，然后进行各类主体模型的自由选择碰撞检测。检测完成即生成碰撞检测报告。

通过将设计模型与建筑、机电等不同专业模型进行碰撞检测，能够及时发现建筑设计中各专业设计的冲突，并出具相应的碰撞检测报告。设计人员根据检测报告纠正冲突，优化调整BIM 模型，最终达到各专业之间的零碰撞，以避免在后期实际施工中各专业发生冲突，造成重新返工，拖慢施工进度，降低施工效率，增加施工成本。

4 结束语

总之，将BIM 技术运用于建筑工程设计管理中，不仅有利于提高建筑工程质量，还有利于保证建筑行业的可持续发展。BIM技术具有许多优势，如协同性、模拟性以及三维图像的立体展现等。在建筑设计管理中充分运用BIM技术，有利于解决工程设计不透明的问题。因此，设计人员需要积极探索BIM技术在建筑产品设计管理中的运用对策，进而全面提高建筑工程项目质量。